Gamet

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 2. November 2016
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Als Gameten werden die befruchtungsfähigen männlichen und weiblichen Geschlechts- oder Keimzellen bezeichnet.

Ihr diploider (zweifacher) Chromosomensatz wurde durch vorherige Meiose (Reifeteilung) auf einen haploiden (einfachen) Satz reduziert, so dass nach der Befruchtung, der Vereinigung eines weiblichen und eines männlichen Gameten, eine diploide Zelle mit zweifachem Chromosomensatz entsteht. Der weibliche Gamet entspricht dem befruchtungsfähigen Ei und der männliche Gamet dem zur Befruchtung fähigen Spermium.

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Gamet?

Befruchtungsfähige weibliche oder männliche Geschlechts- oder Keimzellen werden als Gameten bezeichnet. Beim Menschen, wie auch bei allen anderen Säugetieren, sehen männliche und weibliche Gameten sehr unterschiedlich aus. Der weibliche Gamet ist das befruchtungsfähige Ei und der männliche Gamet ist das zur Befruchtung fähige Spermium.

Trotz sehr unterschiedlichen Aussehens und Größe ist ihr gemeinsames Merkmal und Charakteristikum ihr haploider (einfacher) Chromosomensatz. Der einfache Chromosomensatz entsteht durch vorherige Meiose (Reifeteilung) der Urkeimzellen, die bereits sehr frühzeitig, noch während der Embryonalphase, von den somatischen Körperzellen separiert werden. Die Anlage für die Ausbildung von Eiern einschließlich des ersten Teils der Meiose beginnt bereits in der Embryonalphase und wird kurz nach der Geburt abgeschlossen. Das bedeutet, dass Frauen nach erfolgter Geschlechtsreife nur über einen begrenzten Vorrat von befruchtungsfähigen Gameten verfügen, wenn auch der Gesamtvorrat von etwa 500 eisprungfähigen Eiern als großzügig erscheinen mag.

Beim Mann finden nach der Pubertät sein ganzes Leben lang Meiosen der Urkeimzellen statt, so dass zur Befruchtung fähige Spermien immer wieder „frisch“ produziert und nachgeliefert werden. Nach der Vereinigung eines weiblichen und eines männlichen Gameten, also eines weiblichen Eis mit einem männlichen Spermium, entsteht durch Vereinigung der beiden haploiden Chromosomensätze eine diploide Zelle, die Zygote. Sie verkörpert die Urzelle, aus der durch unzählige Teilungen (Mitosen) und Zelldifferenzierungen das genetisch vorprogrammierte Individuum entsteht.

Anatomie & Aufbau

Der weibliche Gamet, die Eizelle, hat eine kugelförmige Gestalt mit einem Durchmesser von 0,12 bis 0,15 Millimeter. Die Eizelle ist von einer proteinösen Hüllschicht umgeben, die beim Andocken eines Spermiums eine wichtige Rolle spielt.

Zwischen Hüllschicht und Zellmembran der Eizelle befindet sich der Perivitellin-Raum, in dem sich drei sogenannte Polkörperchen mit jeweils einem haploiden Chromosomensatz befinden. Die Polkörperchen entstehen bei der ersten und zweiten Meiose, werden vom Körper nicht mehr benötigt und deshalb später wieder abgebaut. Sie spielen in der In-vitro-Fertilisation eine Rolle, weil ihr Chromosomensatz auf mögliche Erbschäden untersucht werden kann, bevor die Eizelle, die den identischen Chromosomensatz enthält, eingepflanzt wird. Das Cytoplasma der Eizelle enthält Organellen (z. B. Mitochondrien) und Lysosomen, die Nährstoffe für die Zeit nach der Befruchtung enthält.

Der ebenfalls in dem Ei befindliche Zellkern enthält einen vollständigen haploiden Chromosomensatz. Der männliche Gamet, auch Spermium oder Samenfaden genannt, ist wesentlich kleiner als die Eizelle und besteht aus einem Kopf mit Zellkern und ebenfalls haploidem Chromosomensatz und aus einem Mittelstück oder Hals mit angelagerten Mitochondrien und der anschließenden Geißel, die für Eigenbewegung des Spermiums sorgt. Auf dem Kopf befindet sich das sogenannte Akrosom, die Kopfkappe, die Enzyme zum Durchdringen der Eimembran enthält.

Funktion & Aufgaben

Gameten dienen der sogenannten geschlechtlichen Vermehrung, die eine Rekombination der Gene innerhalb einer Population ermöglichen, so dass sich in der gleichen Population unterschiedliche Individuen entwickeln können. In Kombination mit möglichen Genmutationen, die während der Zellteilung spontan entstehen oder aufgrund von Mutagenen, kann sich eine Population oder Gesellschaft an veränderte Umweltbedingungen anpassen. Wenn bestimmte Merkmale in einer veränderten Umwelt von Vorteil sind, stellt sich im Laufe vieler Generationen eine sogenannte Genverschiebung innerhalb der Population zugunsten des vorteilhaften Merkmals ein.

Dieser mögliche Anpassungsprozess ist so überlebenswichtig und von so großem Vorteil, dass er die Nachteile letaler Mutationen, die sich ebenfalls einstellen können, überwiegt. Im Gegensatz dazu steht die sogenannte ungeschlechtliche oder asexuelle Vermehrung durch Sprossung oder ähnliche Vorgänge. Es handelt sich dabei um Klonung, um Herstellung genetisch identischer Individuen, deren Entwicklung mit deutlich weniger Risiken als mit der sexuellen Fortpflanzung behaftet ist, aber keinerlei Anpassungsmöglichkeiten für eine sich verändernde Umwelt bietet. Bei der Verschmelzung des männlichen Spermiums mit der weiblichen Eizelle ist eine Besonderheit zu beachten.

Beim Eindringen in die Eizelle verliert das Spermium den Hals und die Geißel, die beide außerhalb der Eimembran verbleiben und damit auch die männlichen Mitochondrien. Das bedeutet, dass väterlicherseits ausschließlich die im Zellkern befindliche DNA vererbt wird. Die eigenständige mitochondriale DNA wird ausschließlich mütterlicherseits vererbt.

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Krankheiten

Krankheiten, Beschwerden und Funktionsstörungen können bereits bei der Entstehung der Gameten, bei der Gametogenese entstehen. Es kann während der Reifeteilung eine Spontanmutation entstehen oder bei der Aufteilung der Chromosomen ein Fehler passieren.

Beispielsweise können Teilstücke eines Chromosoms fehlen oder ein Chromosom im haploiden Satz doppelt vorkommen, so dass nach der Verschmelzung eine sogenannte Trisomie auftritt. Relativ bekannt ist die Trisomie 21, auch Down-Syndrom genannt, bei dem der diploide Chromosomensatz ein dreifaches Chromosom 21 enthält. Das Turner-Syndrom wird durch das Fehlen eines X-Chromosoms im diploiden Chromosomensatz verursacht. In derartigen Fällen handelt es sich um eine Gametopathie, eine Keimbahnschädigung, die einer Vorschädigung des weiblichen Eis oder des männlichen Spermiums entspricht.

In der Regel sind fehlerhafte Chromosomenaufteilungen während der Meiose für die Nachfolgezellen letal, besonders für die Zelle, der ein ganzes Chromosom oder Teile eins Chromosoms fehlt. Das heißt, dass sie meist nicht überlebensfähig sind und kein neues Individuum entstehen kann.

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